CIĘCIE
1) Cięcie to element obróbki plastycznej, rodzaj tłoczenia mający na celu zmianę struktury materiału i zerwanie jego spójności.
2) Cięcie dzielimy ze względu na ilość ostrzy użytych do operacji:
Cięcie jednym ostrzem
Cięcie dwoma ostrzami
3) Oraz ze względu na stosowane narzędzia:
a) Cięcie nożycami (rys.1)
Polega na układaniu materiału na nieruchomym nożu 2 (dolnym), przesunięciu go za pomocą przenośnika rolkowego do oporu 3 i przyciśnięciu dociskaczem hydraulicznym 4. Po czym uruchamia się suwak 5 z nożem 6, który przy ruchu do dołu odcina część 7.
Rys. 1
Kształt krzywej cięcia zależy od stosunku luzu między nożami do grubości materiału i od własności mechanicznych materiału. Przy normalnej wielkości luzu 2 - 4% grubości przecinanego materiału przeciwległe pęknięcia metalu schodzą się i tworzą ciągłą powierzchnię. Jeżeli luz jest za mały za mały, to przeciwległe pęknięcia nie schodzą się i powstają nowe pęknięcia, które łączą końce dwóch poprzednich. Powoduje to tworzenie się zadziorów na powierzchni cięcia (rys.2) Materiał tak pocięty przy matrycowaniu tworzy zawinięcia. Przy zbyt dużym luzie na powierzchni cięcia tworzą się zaciągnięcia i powstaje wypływka (rys.3), co może również powodować braki przy matrycowaniu.
Wady powstałe przy cięciu materiału:
rys.2 przy małym luzie rys.3 przy nadmiernym luzie
b) Wykrawanie przy pomocy wykrojników (stempla i matrycy)
W celu zwiększenia dokładności cięcia prętów, zwłaszcza o małych przekrojach (o średnicy do 50 mm), cięcie przeprowadza się w matrycach na prasach korbowych. Przecinanie w matrycach jednowykrojowych niczym nie różni się od przecinania na nożycach (z wyjątkiem dokładniejszego prowadzenia noży w matrycy). Dwuwykrojowa matryca do cięcia prętów na prasach korbowych umożliwia przecinanie równocześnie dwóch kawałków materiału o jednakowej lub różnej długości.
Przecinanie prętów w matrycach z nożami okrągłymi jest znacznie dokładniejsze niż przecinanie zwykłymi nożami. Noże okrągłe stosuje się przeważnie do cięcia prętów kalibrowanych, przy czym otwór noży jest o 0,3 do 0,5 mm większy od średnicy pręta. Przy przecinaniu nożami okrągłymi (dzięki znacznej długości noży) długość przeciętych kawałków może być równa kilkakrotnej średnicy prętów. Poza tym noże okrągłe wykazują dużą trwałość. Obrót noży po każdorazowym zużyciu ostrza o 60o zwiększa trwałość narzędzia sześciokrotnie. Przy dwustronnych nożycach trwałość narzędzia można zwiększyć dwunastokrotnie.
c) Łamanie materiału
Do dzielenia materiału o dużych przekrojach oraz stali wysokostopowych stosuje się zamiast cięcia łamanie. Łamanie polega na nacięciu na pręcie rowka, a następnie złamaniu go na prasie lub na specjalnej maszynie (tzw. łamaczu), przy wykorzystaniu działania karbu.
d) Cięcie na piłach
O wiele dokładniejsze niż cięcie na nożycach i prasach oraz łamanie. Na piłach mogą być przecinane wszystkie materiały stalowe i z metali nieżelaznych o maksymalnym przekroju 300 mm X 300 mm, przy czym można ciąć na zimno i na gorąco.
Cięcie piłą może być przeprowadzane za pomocą narzędzia uzębionego lub bezzębnego.
Cięcie piła uzębioną stanowi szeroko stosowaną odmianę obróbki, opartą na zasadzie skrawania materiału przez zęby narzędzia.
Cięcie piłą bezzębną jest mniej rozpowszechnione, przy czym istnieją dwie odmiany tego rodzaju obróbki, a mianowicie: cięcie piłą ścierną i cięcie piłą cierną.
Narzędzie używane do cięcia na piłach:
piły tarczowe,
piły taśmowe,
piły płaskie,
tarcze cierne,
ściernice do cięcia.
e) Elektroiskrowe przecinanie
Polega na przecinaniu materiału za pomocą iskry pomiędzy, która powstaje między katodą (przecinany pręt) a anodą (tarcz do przecinania). Podczas wyładowania powstaje temperatura rzędu 10 000o, która nagrzewa warstwę przecinanego metalu do temperatury topnienia, co prowadzi do rozdzielenia metalu.
f) Przecinanie anodowo- mechaniczne
Stanowi pewną odmianę przecinania elektroiskrowego, w którym wykorzystuje się inna formę wyładowania elektrycznego - łuk elektryczny.
4) Podczas cięcia wyróżniamy następujące fazy:
Sprężystą
Sprężysto-plastyczną
Plastyczną-płynięcia
Pęknięcia
5) Urządzenia służące do cięcia:
nożyce gilotynowe mechaniczne - składają się z jednego, ustawionego pod kątem do materiału, noża górnego, przymocowanego do belki nożowej. Zarówno belką, jak i poruszającym się przed nią dociskaczem porusza układ mechaniczny. Linia cięcia jest zawsze prosta.
nożyce gilotynowe ręczne - pojedynczy nóż górny porusza się pod wpływem siły człowieka przyłożonej do dźwigni z wajchą. Grubość cięcia materiału zależy tylko od momentu utworzonego na dźwigni, czyli od jej długości i siły obsługującego.
nożyce krążkowe- składają się z dwu krążków tnących, ustawionych wobec siebie pod kątem. W odległości promienia cięcia od nich znajduje się kiełek, prze który przechodzi oś obrotu materiału. Nożyce te służą do cięcia łuków i okręgów (np. do prototypów do wytłaczania)
nożyce skokowe ręczne- składają się z jednego ruchomego noża (kowadełka), wykonującego ruch posuwisto-zwrotny oraz jednego noża nieruchomego. Ręczna obsługa urządzenia pozwala osiągnąć krzywe linie cięcia, lecz jest stosowana raczej do wyrobów jednostkowych. Jedna część materiału zostaje zawsze pofałdowana.
prasa z zamontowanym wykrojnikiem.
WYCISKANIE
1) Wyciskanie jest to kształtowanie, w którym nacisk stempla powoduje wypłynięcie materiału przez otwory lub szczeliny narzędzia. Tą metodą produkuje się głównie rury, pręty, pudełka i naczynia.
2) W zależności od kierunku płynięcia materiału w stosunku do ruchu roboczego stempla, rozróżnia się trzy sposoby wyciskania:
a) Wyciskanie współbieżne
Gdy materiał płynie w kierunku zgodnym z ruchem stempla.
Jeżeli narzędzie składające się z matrycy i stempla, ma otwór w dolnej części matrycy, to w czasie odkształcenia metalu pewną siłą najpierw nastąpi spęczanie metalu (pierwszy etap wyciskania), a następnie współbieżne wyciskanie metalu. Z powodu istnienia otworu w matrycy, na metal od strony stempla będą działać naciski jednostkowe większe niż od strony matrycy.
W chwili zetknięcia się metalu z boczną ścianą matrycy (drugi etap) wystąpią na bocznej ścianie matrycy dodatkowe siły. W drugim etapie kucia nie ma zbyt dużego oddziaływania ścian matrycy na odkształcony metal, a występuje tylko nieznaczne wyciskanie metalu.
Intensywne wyciskanie metalu w otwór matrycy następuje dopiero po zupełnym wypełnieniu wykroju (trzeci etap wyciskania)
b) Wyciskanie przeciwbieżne
Gdy materiał płynie w kierunku przeciwnym do ruchu stempla.
Jeżeli otwór jest wykonany w stemplu, to przy odkształceniu metalu pewną siłą również nastąpi spęczanie metalu i z chwilą zetknięcia się z boczną ścianą matrycy wystąpi na tej ścianie reakcja i siła tarcia. Taki stan będzie do chwili całkowitego wypełnienia wykroju metalem, po czym ustanie ruch metalu w odniesieniu do bocznej ściany i w związku z tym zniknie siła tarcia. W tym etapie kucia siła użyta do odkształcenia pokonuje tylko opory powstałe przy wyciskanie.
c) Wyciskanie dwukierunkowe
Gdy materiał płynie jednocześnie w kierunku zgodnym i przeciwnym do ruchu stempla
3) Dodatkowo wyciskanie dzielimy ze względu na temperaturę jego przeprowadzania:
Wyciskanie na zimno
Wyciskanie na gorąco
4) Urządzenia do wyciskania:
Prasy hydrauliczne pionowe
Prasy hydrauliczne poziome
5) Wady:
Krzywienie - może powstać przy nie osiowym ustawieniu rdzenia w otworze matrycy
Wyboczenie - może powstać gdy długość próbki jest znacznie większa od jej grubości, i próbka nie jest dostatecznie zabezpieczona ze wszystkich stron
Spęczenie
Bibliografia:
„Kucie matrycowe” Prof. dr inż. Piotr Wasiunyk
„Poradnik warsztatowca mechanika” Wydawnictwo Naukowo - Techniczne
Wykonała:
Ewa Gillner
ZiM-3
Rok 2004/2005