Ćwiczenie 7, Politechnika Poznańska, Mechatronika, SEMESTR II, Obróbka plastyczna
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
109
Ćwiczenie 7
ZJAWISKA WPŁYWAJĄCE NA TŁOCZNOŚĆ BLACH
Celem ćwiczenia jest:
- poznanie zjawisk ograniczających procesy tłoczenia blach,
- doświadczalne wyznaczenie granicznego współczynnika wytłaczania,
- poznanie przyczyn i sposobów zapobiegania fałdowaniu blach,
- praktyczne zapoznanie się z obsługą aparatury do badania tłoczności blach.
6.1.
W
PROWADZENIE
W procesach ciągnienia, czyli wytłaczania i przetłaczania, wytłoczkę uzyskuje się
poprzez odwzorowanie jej kształtu z blachy za pomocą stempla i matrycy. Zazwyczaj
płaska blacha zostaje przekształconą w wytłoczkę o żądanych wymiarach (rys. 6.1).
Rys.6.1. Przykłady różnych wytłoczek
110
W czasie wytłaczania w odkształconej części walcowej panuje stan jednoosiowego
naprężenia rozciągającego, natomiast w dnie wytłoczki dwuosiowe naprężenie rozcią-
gające. W kołnierzu występują promieniowe naprężenia rozciągające i obwodowe
naprężenia ściskające (rys. 6.2).
σ
2
σ
1
σ
2
σ
1
σ
2
σ
1
Rys.6.2. Schemat typowych stanów naprężenia w wytłoczce
Podczas procesu tłoczenia materiał doznaje odkształceń plastycznych. Odkształce-
nia te nie mogą osiągnąć dowolnie dużych wartości, bowiem występują wtedy zjawi-
ska ograniczające takie jak: utrata stateczności blachy, pękanie, fałdowanie, zmniej-
szenie grubości ścianki itp. Zjawiska te zakłócają prawidłowy proces kształtowania
oraz stanowią granice odkształceń, jakim podlegać może materiał i wyznaczają prak-
tyczne możliwości tłoczenia blachy w danym procesie. Wprowadzimy pojęcie
tłocz-
ności blachy
– jest to jej zdolność do plastycznego kształtowania, która nie powoduje
powstania wad wytłoczek. Jako
wadę wytłoczki
uznaje się takie odstępstwo od zada-
nych warunków geometrycznych i wytrzymałościowych, że wytłoczka nie może być
użyta do zadań, do których była pierwotnie zaprojektowana. Na etapie opracowywania
procesu technologicznego wytłoczki bardzo ważnym zagadnieniem jest określenie
tłoczności blachy. Na tej podstawie można określić pewność operacji tłoczenia dla
111
danej wytłoczki, a co za tym idzie wyeliminować możliwość występowania braków.
Tłoczność można określić za pomocą tradycyjnych metod technologicznych takich jak
próba Erichsena, KWI czy Fukui, lub nowoczesnych metod bazujących na koncepcji
krzywych odkształceń/naprężeń granicznych (wyznaczonych doświadczalnie lub teo-
retycznie).
6.2.
ZJAWISKA OGRANICZAJĄCE PROCESY TŁOCZENIA
Podczas procesu tłoczenia mogą wystąpić następujące zjawiska ograniczające pla-
styczne kształtowanie wytłoczki:
•
Lokalizacja odkształceń w postaci bruzdy widocznej na powierzchni blachy, pro-
wadząca do pęknięcia w miejscu przewężenia.
•
Pęknięcie materiału, będącego w stanie sprężystym po procesie tłoczenia (na sku-
tek naprężeń własnych).
•
Pęknięcie blachy przez ścięcie w warstwie ścinania (bez wcześniejszego powstania
bruzdy).
•
Niepożądany przebieg odkształcania, objawiający się fałdowaniem kołnierza i
niepodpartych obszarów wytłoczki oraz powstawaniem uch.
•
Szybkie zużycie narzędzi, spowodowane nadmiernym naciskiem wywieranym na
ich powierzchnie robocze (np. pękanie stempli).
•
Określone wady powierzchni wytłoczki (rysy, zatarcia itp.).
Każde z wymienionych zjawisk ograniczających może stanowić określone kryte-
rium tłoczności blachy.
6.3.
C
ZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCES TŁOCZENIA
Istnieje wiele czynników wpływających w sposób istotny na proces tłoczenia
blach, można je podzielić na dwie grupy:
•
czynniki zależne od materiału blachy tłoczonej,
•
czynniki zależne od rodzaju narzędzi i przyrządów do tłoczenia.
Ważnymi parametrami materiałowymi materiału blachy tłoczonej są wykładnik
krzywej umocnienia (n) i współczynnik anizotropii normalnej (r). Również tarcie wy-
stępujące pomiędzy blachą a narzędziami do tłoczenia odgrywa ważną rolę i ma
wpływ na otrzymywanie wytłoczek bez wad. Na rys. 6.3 pokazano schematyczne
główne czynniki wpływające na proces tłoczenia blach [1].
112
Czynniki zależne od rodzaju
narzędzi i przyrządów
R
s
R
m
s
F
d
v
Wstępniak
Wyrób końcowy
PROCES TŁOCZENIA
K
n
r
μ
Czynniki zależne od
materiału blachy tłoczonej
Rys.6.3. Czynniki wpływające na proces tłoczenia blachy
Gdzie:
R
s
– promień stempla,
R
m
– promień matrycy,
s
– luz pomiędzy matrycą i stemplem,
F
d
– siła dociskacza,
v
– prędkość stempla,
K
– współczynnik krzywej umocnienia,
n
– współczynnik krzywej umocnienia,
r
– anizotropia normalna,
μ
– współczynnik tarcia.
Najważniejsze cechy materiału blachy, mające znaczący wpływ na przebieg proce-
su tłoczenia, to:
1.
Wartość naprężenia uplastyczniającego, która ma wpływ na wielkości sił występu-
jących w czasie tłoczenia (naciski na powierzchnie robocze narzędzi),
2.
Umocnienie materiału blachy zależne od wielkości odkształcenia plastycznego,
3.
Czułość naprężenia uplastyczniającego na prędkość odkształcania,
4.
Skłonność do starzenia dyslokacyjnego,
5.
Wartość jednostkowej energii odkształcenia sprężystego,
6.
Skłonność blachy do plastycznego pękania,
7.
Anizotropia normalna blachy,
8.
Anizotropia płaska,
113
9.
Skłonność do narostów i zatarć,
10.Wskaźnik kierunkowości zanieczyszczeń.
Każda z wymienionych cech materiałowych blachy tłoczonej ma wpływ na prze-
bieg kształtowania wytłoczki i niebezpieczeństwo pojawienia się niepożądanych zja-
wisk, prowadzących w ostateczności do powstania określonych wad wytłoczek.
Wpływ każdej z wymienionych cech materiałowych blachy na występowanie zjawisk
ograniczających nie jest prosty ani jednoznaczny do określenia, zależy to bowiem od
rodzaju zjawiska, które w danym procesie tłoczenia powoduje powstawanie określo-
nych wad.
6.4.
WYKRESY
ODKSZTAŁCEŃ
GRANICZNYCH
Tłoczność blach jest złożonym zagadnieniem, które może być definiowane poprzez
różne kryteria. Najczęściej praktycznie stosowanym takim kryterium są
wykresy od-
kształceń granicznych
(WOG). Mogą one być wyznaczane doświadczalnie lub teore-
tycznie. Miarą odkształceń granicznych w wytłoczce jest pojawienie się lokalizacji
odkształcenia w postaci bruzdy, poprzedzające najczęściej bezpośrednio sam moment
pękania. Moment pojawienia się lokalizacji odkształcenia określa się mianem utraty
statyczności.
Graniczne odkształcenie blachy z uwagi na omówione zjawiska ograniczające za-
leży od stosunku odkształceń głównych ε
2
/ε
1
. Można je przedstawić na wykresie od-
kształceń granicznych, sporządzonym we współrzędnych ε
1
-ε
2
(rys. 6.4) [2].
Ciągnienie
Rozciąganie
Możliwość
fałdowania
Rys. 6.4. Wykres odkształceń granicznych [2]
[ Pobierz całość w formacie PDF ]