Διαμορφώσεις συμπαγούς υλικού (bulk deformation processes) ·...

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας / ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΜ 701:Κατεργασίες Διαμορφώσεων Διδάσκων: Δρ. Ν.Μ. Βαξεβανίδης

1

Διαμορφώσεις συμπαγούς υλικού (bulk deformation processes)

1. Στις κατεργασίες διαμορφώσεων αναπτύσσονται σύνθετες τασικές καταστάσεις που συνοψίζονται στους δύο πίνακες που ακολουθούν.


2

2. Τα χαρακτηριστικά των κυριότερων διαμορφώσεων του συμπαγούς

υλικού συνοψίζονται στον Πίνακα που ακολουθεί.

3. Για τον υπολογισμό των τάσεων και των φορτίων στις κατεργασίες

διαμόρφωσης του συμπαγούς υλικού εφαρμόζονται, μεταξύ άλλων, οι ακόλουθες μέθοδοι: • Υπολογισμός με βάση την ομοιογενή παραμόρφωση (υποεκτιμά την πραγματικότητα).

• Εκτίμηση με βάση την ανομοιογενή παραμόρφωση (χρησιμοποιείται η λύση της ομοιογενούς παραμόρφωσης x συντελεστή αναμοιογένειας ή άλλη προσεγγιστική λύση με βάση μια απλοποιημένη ισορροπία δυνάμεων ή ενεργειακή θεώρηση. Δυνατή επίσης η χρήση νομογραφημάτων)

• Εφαρμογή της μεθόδου του λόφου τριβής (slab-method). • Εφαρμογή μεθόδων οριακής ανάλυσης (limit analysis). • Εφαρμογή της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων (FEM).

4. ΣΦΥΡΗΛΑΤΗΣΗ

Για την μέση πυκνότητα φορτίου pav μπορεί να χρησιμοποιηθεί νομογράφημα, όπως αυτό που ακολουθεί, βλέπε επίσης Σχ.6 – σελ.77 διδακτ. Βιβλίου.


3

5. ΕΛΑΣΗ

Μεταβολή δομής κατά την θερμή έλαση.

Πλάτυνση των ραούλων (roll flattening).

Κατά τα γνωστά για του υπολογισμό της πλάτυνσης των ραούλων χρησιμο-ποιείται η σχέση του Hitchock που όμως επιλύεται μέσω δοκιμών. Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ακόλουθο νομογράφημα κατά Wuzatowski.


4

Κατανομή πίεσης στο τόξο επαφής.

Κατά τα γνωστά, υπολογίζεται με βάση την μέθοδο του λόφου τριβής. Η μεταβολή της, συναρτήσει των παραμέτρων της έλασης δίδεται στα σχήματα που ακολουθούν.

Προέλευση: Kalpakjian, and Schmid, 2003.

Δύναμη (φορτίο) έλασης.

Για τον υπολογισμό του φορτίου έλασης εφαρμόζεται ένα αριθμός σχέσεων που προκύπτουν από προσεγγιστικές λύσεις του αντίστοιχου λόφου τριβής ή με αναγωγή της έλασης σε αντίστοιχη γεωμετρία σφυρηλάτησης. Εκτός από τις σχέσεις που περιλαμβάνει το διδακτ. Βιβλίο αναφέρονται και οι ακόλουθες:

Όταν hav/Lc < 1 τότε για τον υπολογισμό του pav μπορεί να χρησιμοποιηθεί το νομογράφημα που χρησιμοποιείται στη συμπίεση (σφυρηλάτηση) υπό επίπεδη παραμόρφωση (plain strain). Σημείωση: Για w/h1> 10 (και κατά άλλους ερευνητές για w/h1> 4) η έλαση μπορεί να θεωρηθεί ότι συμβαίνει με συνθήκες επίπεδης παραμόρφωσης.

Όταν hav/Lc > 1 τότε η έλαση λαμβάνει χώρα με συνθήκες εντονης ανομοιό-μορφης τρισδιάστατης πλαστικής παραμόρφωσης και για τον υπολογισμό του pav μπορεί να χρησιμοποιηθεί το νομογράφημα κατά R. Hill που ακολουθεί. Προφανώς: Pav= Qi x Yav


5

Έκταση κατά πλάτος (spread) στην έλαση. Έκταση κατά πλάτος (spread) στην έλαση παρουσιάζεται συνήθως στη θερμή έλαση και όταν το πλάτος του δοκιμίου είναι συγκρίσιμο με το πάχος του. Σχηματική παράσταση της κατα πλάτος έκτασης δίδεται στο Σχήμα που ακολουθεί.

Για του υπολογισμό του “spread” έχουν προταθεί διάφορες ημι-εμπειρικές σχέσεις.


6

Έλαση μορφής.


Έλαση σπειρωμάτων (thread rolling).



7


6. ΔΙΕΛΑΣΗ

Πίεση και φορτίο διέλασης.



8


Διέλαση σωλήνων



9

7. Ολκή – Σωληνοποίηση Εφαρμογή μεθόδου λόφου τριβής στην ολκή.

Προέλευση: Kalpakjian, and Schmid, 2008. 8. Συνθήκες τριβής Ο προσδιορισμός των τριβολογικών συνθηκών στη διεπιφάνεια εργαλείου- τεμαχίου είναι γενικά, θέμα πολύπλοκο και δύσκολο. Όταν δεν δηλώνεται διαφορετικά, μια πρώτη επιλογή του συντελεστή τριβής μπορεί να γίνεται από τον Πίνακα που ακολουθεί.

Προέλευση: Beddoes, and Bibby, 1999.


10

9. Διαμορφώσεις εν θερμώ

Στην διαμορφώσεις εν θερμώ πρέπει να ληφθεί, κατα τα γνωστά, υπόψη η ταχύτητα παραμόρφωσης (strain rate) και να εφαρμοσθεί η αντίστοιχη καταστατική εξίσωση. Για την έλαση χρησιμοποιείται η σχέση:

υ: περιφερειακή ταχύτητα των ράουλων

Για την διέλαση χρησιμοποιείται η σχέση:

υ: ταχύτητα του εμβόλου

10. Παραμένουσες τάσεις σε κατεργασίες διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού Ως παραμένουσες τάσεις (residual stresses) ορίζονται οι αυτο-ισορροπούμενες τάσεις που υπάρχουν σ’ ένα υλικό ή μια κατασκευή όταν απουσιάζουν εξωτερικές δυνάμεις και ροπές. Είναι γενικά παραδεκτό ότι στην πράξη δεν μπορεί να υπάρξει υλικό ή κατασκευή χωρίς την ύπαρξη παραμενουσών τάσεων. Οι παραμένουσες τάσεις είναι συνάρτηση των θερμικών και μηχανικών δράσεων που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια των κατεργασιών κοπής, διαμόρφωσης, συγκόλλησης ή τροποποίησης της επιφάνειας και επηρεάζουν σημαντικά (θετικά ή αρνητικά) τη λειτουργική συμπεριφορά του κατεργασμένου τεμαχίου/εξαρτήματος.


11

Παραμένουσες τάσεις κατά την έλαση


Παραμένουσες τάσεις κατά την συρματοποίηση



12

11. Οικονομοτεχνικά στοιχεία κατεργασιών διαμόρφωσης συμπαγούς υλικού.



13

12. Τυπολόγιο. [Kalpakjian, and Schmid, 2008].


14

Βιβλιογραφία • Altan, T., Oh, S.-I. and Gegel, H., Metal Forming – Fundamentals and Applications, ASM

International, 1983. • Beddoes, J. and Bibby M.J., Principles of metal manufacturing processes, Arnold, London, 1999. • De Garmo, E.P., Black, J.T. and Kohser, R.A., Materials and Process in Manufacturing, 9th ed.,

John Wiley & Sons, 2003. • Dieter, G.E., Mechanical Metallurgy, 3rd ed., McGraw-Hill, 1986. • Hosford, W.F. and Caddell, R.M., Metal Forming, Mechanics and Metallurgy, 2nd ed., Prentice

Hall, 1993. • Kalpakjian, S. and Schmid, S.R., Manufacturing Processes for Engineering Materials, Prentice

Hall/Pearson, [4th ed., 2003 & 5th ed., 2008].

Διαμορφώσεις συμπαγούς υλικού (bulk deformation processes) ·...

Documents

Transcript of Διαμορφώσεις συμπαγούς υλικού (bulk deformation processes) ·...