27.05.2007

Artur Kowalik

Sprawozdanie T12

Temat: Badanie skuteczności spęczania narzędziami wykonującymi ruch wahadłowy.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z technologią prasowania obwiedniowego i zasadą spęczania materiału przy pomocy prasy z wahającą matrycą oraz określenie wpływu kąta wahań skuteczność tego prasowania.

2. Wiadomości podstawowe

Bardzo duży udział w operacjach obróbki plastycznej ma proces spęczania. Polega on na zmianie wymiarów geometrycznych poprzez ich rozwalcowanie, połączone z jednoczesnych ich bardzo dużym umocnieniem i odkształceniem. Możliwość kształtowania jest ograniczone trzema zjawiskami : wyboczeniem, pękaniem materiału oraz zniszczeniem narzędzia na skutek zbyt dużych nacisków jednostkowych. Naciski jednostkowe działające podczas spęczania na powierzchni narzędzia, zależą od własności plastycznych materiału oraz od sił tarcia między tymi powierzchniami. Siły tarcia powodują nierównomierny rozkład nacisków jednostkowych. Aby ograniczyć tego wpływ, zaczęto stosować prasy w których stempel wykonuje ruch obwiedniowy.

Stempel posiada powierzchnię roboczą w postaci stożka o dużym kącie wierzchołkowym. Dzięki czemu powierzchnia zetknięcia stempla z materiałem ma kształt zbliżony do wycinka koła, powoduje to znaczne zmniejszenie wpływu siły tarcia, przez naciski ulegają zmniejszeniu. Jednak w zależności od kształtu i wymogów technologicznych wykorzystuję się różne rodzaje wahań: po okręgu, po prostej, po spirali lub krzywej wielolistnej.

3. Przebieg ćwiczenia

Początkowo dokonaliśmy pomiaru wysokości i średnic próbek przed spęczaniem. Średnica wszystkich próbek była równa d=20 mm. Następnie przystąpiliśmy do spęczania próbek. Czas spęczania był równy 10 sekunda, a ciśnienie p₃ wynosiło 8 Mpa. Wyniki pomiarów zamieściłem w tabeli 1.

L.p.	Wysokość próbek przed spęczaniem [mm]	Po spęczeniu		Przed spęczeniem	Kąt wahań γ [^o]
				Długość trzonka [mm]		Wysokość łba h1 [mm]	Wysokość spęczanego odcinka h0 [mm]
1	41,2	19,3	14,3	21,9	0
2	40,6	19,3	10,5	21,3	0,5
3	41,3	19,4	6,8	21,9	1
4	40,7	19,4	6,0	21,3	1,5
5	40,7	19,3	4,2	21,3	2

Następnie na podstawie powyższych wyników pomiarów obliczyłem odkształcenie próbek, pole przekroju poprzecznego próbki po spęczeniu, oraz siłę P_w ze wzorów:

A _tłoka= 96200 mm²

- siła spęczania na prasie z wahającą matrycą

P_w=770 kN

Następnie wyznaczam C ze wzoru:

(obowiązuje dla γ

gdzie: n=0,35

0,15

Obliczone C=1570

Znając C obliczam P_t ze wzoru:

Dla kolejnych próbek i wyniki umieszczam w tabeli:

L.p	A[mm^2]		Pt [kN]	Pt/Pw	Kąt wahań γ
1	572,8	0,6	770	1	0
2	3397,5	0,99	5440	7,06	0,5
3	4107,5	1,18	6993	9,08	1
4	5616,4	1,49	10376	13,48	1,5
5	6880	1,7	13311	17,29	2

Na podstawie powyższych wyników sporządziłem wykres wartości  i stosunku Pt/Pw w funkcji kąta γ 

Wykres  ( γ

Wykres Pt/Pw ( γ

4. Wnioski

Na podstawie powyższego doświadczenia stwierdzam, że ze wzrostem kąta wahań następuje coraz większe odkształcenie próbki przy tej samej sile dociskacza. Siła jaka jest potrzebna do spęczenia próbki jest mniejsza, gdy zastosujemy prasę z wahającą matrycą. Wraz ze wzrostem kąta wahań rośnie odkształcenie oraz stosunek Pt/Pw.

Siły spęczania na prasie z wahającą matrycą są dużo mniejsze w porównaniu z siłami występującymi przy spęczaniu tradycyjnym. Spowodowane jest to tym ,że w wyniku wychylenia stempla przylega on do materiału nie na całej powierzchni, lecz tylko na jej części, wówczas proces plastycznego płynięcia występuje tylko w części przedmiotu znajdującej się pod obszarem przylegania. Siły spęczania na prasie z wahającą matrycą są też mniejsze ze wzglądu na zmniejszony wpływ tarcia wskutek toczenia się stempla po materiale. Co przemawia jednoznacznie za zastosowaniem spęczania przy użyciu prasy z wahającą matrycą.

---